Astronomen brengen de 3D-structuur van de atmosfeer van WASP-121b in kaart
Ultra hete Jupiters, een extreme klasse van planeten die niet in ons zonnestelsel voorkomen, bieden een uniek venster op atmosferische processen. Met behulp van vier telescoopeenheden van de Very large Telescope van de ESO hebben astronomen nu diep in de atmosfeer van de ultra hete Jupiter WASP-121b gekeken en verschillende krachtige winden in afzonderlijke lagen gevonden, waarmee een kaart van de 3D-structuur van de atmosfeer is ontstaan.
WASP-121b is een gasreus die 1,87 keer groter is dan Jupiter en 1,18 keer meer massa heeft. De exoplaneet werd in 2016 gevonden. WASP-121b heeft slechts 1,3 dagen nodig om eenmaal om zijn moederster te draaien. De ster WASP-121 is van spectraalklasse F6.
Het WASP-121 systeem bevindt zich op een afstand van 881 lichtjaar in de richting van het sterrenbeeld Puppis – Achtersteven.
WASP-121b is een zogenoemde “ultra-hete Jupiter” en heeft slechts 1,3 dagen nodig om rond WASP-121 te draaien. De exoplaneet moet niet dichter bij zijn ster komen want dan trekt de zwaartekracht van de ster hem aan stukken.
De oppervlaktetemperatuur van de planeet wordt geschat op ongeveer 2500 °C, heet genoeg om sommige metalen te laten koken.
Volgens Dr. Julia Victoria Seidel, astronoom bij de ESO en het Lagrange Observatory, een onderdeel van het Observatoire de la Côte d’Azur gedraagt de atmosfeer van WASP-121b zich op een manier die de huidige modellen van hoe weer werkt uitdaagt.
Volgens de onderzoekers voelt het als iets uit de sciencefiction. Wat ze ontdekten was verrassend: een straalstroom roteert materiaal rond de evenaar van de planeet, terwijl een aparte stroom op lagere niveaus van de atmosfeer gas van de hete kant naar de koelere kant verplaatst. Dit soort klimaat is nog nooit eerde rop een planeet gezien.
De waargenomen straalstroom beslaat de helft van de planeet, wint aan snelheid en schudt de atmosfeer hoog in de lucht heftig om terwijl hij de hete kant van WASP-121b passeert. Zelfs de sterkste orkanen in het zonnestelsel lijken in vergelijking hiermee kalm.
Om de 3D-structuur van de atmosfeer van WASP-121b te onthullen gebruikten Dr. Seidel en collega’s het ESPRESSO-instrument op de Very Large Telescope van de ESO om het licht van de vier grote telescoopeenheden te combineren tot één signaal.
Deze gecombineerde modus van de VLT verzamelt vier keer zoveel licht als een individuele telescoopeenheid, waardoor zwakkere details zichtbaar worden.
Door de planeet gedurende één volledige doorgang voor zijn gastster te volgen kon ESPRESSO de kenmerken van meerdere chemische elementen detecteren, waardoor verschillende lagen van de atmosfeer werden onderzocht.
De VLT stelde de astronomen in staat om in één keer drie verschillende lagen van de atmosfeer van de planeet te onderzoeken, aldus de astronomen.
De astronomen volgden de bewegingen van ijzer, natrium en waterstof waardoor ze respectievelijk de winden in de diepe, middelste en ondiepe lagen van de atmosfeer van de planeet konden traceren.
Het is het soort waarneming dat erg uitdagend is op te doen met ruimtetelescopen wat het belang van waarnemingen van exoplaneten op de grond benadrukt, aldus de onderzoekers.
Interessant genoeg onthulden de waarnemingen ook de aanwezigheid van titanium net onder de straalstroom en dit was een andere verrassing, aangezien eerdere waarnemingen van de planeet hadden aangetoond dat dit element afwezig was, mogelijk omdat het diep in de atmosfeer verborgen zit.
Het is werkelijk verbijsterend dat we in staat zijn om details als de chemische samenstelling en weerpatronen van een planeet op zo’n grote afstand te bestuderen, aldus de wetenschappers.
Artikel: J.V. Seidel et al. Vertical structure of an exoplanet’s atmospheric jet stream. Nature, published online February 18, 2025; doi: 10.1038/s41586-025-08664-1.
Eerste publicatie: 19 februari 2025
Bron: sci-news
